化学镀应用_化学镀镍液是否有毒_化学镀镍规律及机理探讨

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２０１２年２月

电镀与精饰

成。对于Ｐ—Ｈ键断裂后，Ｐ－Ｈ间共用电子对的去

向，各种理论具有不同的解释。如电子在磷、氢之

间平均分配，这就是原子氢析出理论；如果电子都转移至氢，则属于正负氢理论；而电子还原机理则认为电子自由游离出来参与还原反应。因此，可以根据化学镀镍机理的核心对各种宏观工艺问题进

行分析解释。

３。２金属的催化作用

化学镀镍的基体金属材料分为有催化活性和

无催化活性两类。前者为元素周期表中的第八副族铁系元素，如镍、钌、铑、钯、锇、铱和铂等。本身无催化作用的材料需在表面沉积有催化活性的金属核。催化核的形成可通过置换反应获得，如锌、铝、铍和钛等；另一些金属如铜、银、金和碳，可以通过与一些比镍活泼的金属接触，利用原电池原理获得金属催化核。钴仅在碱性溶液中具有催化活性。

基体金属材料对次磷酸根氧化催化理论尚不明确。但根据Ｐ．Ｈ键断裂机理，可以认为是由于

不同金属对于氢的吸附能力不同。吸附能力强，

Ｐ＿Ｈ键断裂的几率高，则金属具有的催化活性就好。金属对于Ｐ—Ｈ键吸附能力强弱的机理尚需进一步研究。如果能找到可以提高吸附能力的物质，对于提高化学镀镍发展无疑具有重大意义。

３．３络合剂的影响

络合剂在化学镀镍溶液中络合镍离子，避免产生亚磷酸镍沉淀。从络合理论而言，络合剂的加入增加了镍离子的稳定性，使得镍离子难以被还原，

化学镀镍的沉积速度应该降低。但实验研究及生

产实践都证实，化学镀镍溶液中存在少量络合剂

时，化学镀速度随着络合剂浓度的提高而增加，镀

速与浓度的变化曲线存在一个最大值，达到最大值以后，络合剂浓度继续提高，传统经典理论解释为口ｏ：其一，浓度低时，络合剂在催化表面上吸附量

少，加速了沉积反应。浓度高时，因吸附鼍增大，毒化了反应。其二，络合剂的金属离子缓冲行为加速了反应。认为镍离子不饱和络合时才出现最大速

率。由于部分络合的镍离子保留着游离的水化镍离子的某些特性，在浓度达到最大镀速以前，缓冲作用是各络合剂的主要作用。达到最大值后速度

随浓度提高而降低的原因则是由于游离镍离子减小的缘故。络合剂影响沉积速度的原因是络合物

万方数据

第３４卷第２期（总２２７期）

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的稳定常数不同，游离镍离子浓度的不同造成的。

根据Ｐ－Ｈ键断裂机理，可以对这个现象另作解释，化学镀镍络合剂分子结构中含有大量羧基、羟基等含氧成分。一方面由于氧的电负性较强，水溶液中氢可以与之形成缔合键。缔合键的形成降低了Ｐ＿Ｈ键间的稳定性，使之易于开裂，从而加速了镍的沉积速度。另一方面，高含量络合剂镍络合物的稳定性提高，镍离子的还原难以进行。两种趋向进行竞争，络合剂少的时候，Ｐ—Ｈ键的活性为主，化学镀镍反应加速；络合剂过高时络合效应主

导，镍沉积速度降低。３．４加速剂的影响

化学镀镍溶液中的络合剂和稳定剂往往会使沉积速率下降，因此常在镀液中添加少量的能提高沉积速率的物质，即所谓促进剂，也称为加速剂，氨基羧酸类，如ａ氨基丙酸、ａ氨基丁酸、天冬氨酸；羧酸及羟基羧酸类，如丁二酸，苹果酸、乳酸或琥珀酸等；氟离子，如氟化钠也应具有加速作用。

同样可以根据Ｐ＿Ｈ键断裂机理，解释少量加速剂可提高沉积速度；过量则由于络合作用降低沉积速度。但对于无络合能力的氟离子，由于其具有

强电负性，同样可以作用于卜Ｈ键，减弱次磷酸盐

分子中氢和磷原子之间稳定性，活化次磷酸根离子，由于无络合性，过量氟离子不会降低反应速度，

这与实验数据相一致ＨＪ。

３．５装载量的影响

装载量对镀层磷含量有非常显著的影响。载

量提高，镀速下降，镀层磷含量提高。装载量提高到一定值后，磷含量增长变慢，镀液更容易自分解。

根据Ｐ－Ｈ键断裂机理作如下解释：随着装载量的提高，催化金属表面积增大，形成单Ｐ—Ｈ键吸附的几率增多，次磷酸根分解加快。但溶液中镍离子浓度不变，因此，分解的次磷酸根还原成单质磷的机会也增多，镀层磷含量提高。由于零件总面积

大，单位表面积所接触的镍离子数量减少，因此反

应速度降低。

３．６

ｐＨ的影响

酸性化学镀镍中，镀层沉积速度随溶液ｐＨ升

高而提高；磷含量随溶液ｐＨ升高而降低，次磷酸盐

利用率随ｐＨ变大而增加。

从络合角度而言，溶液ｐＨ升高，络合剂对镍离

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